[发明专利]一种遥控型面板坝裂缝修补载人装置及操作方法

权利要求书

1.一种遥控型面板坝裂缝修补载人装置，其特征在于：包括载体框架（3），所述载体框架（3）的上方安装有浮力块（2），所述载体框架（3）的上方四个角处分别安装有垂向推进器（4）和水平推进器（5），所述载体框架（3）的中部焊接有载人舱（1），所述载人舱（1）的底部通过密封装置安装有吸附裙（9）；

所述载人舱（1）外侧的载体框架（3）上安装有液压源（6）、海水泵（17）、高压氧气瓶（18）、接线箱（16）和控制舱（19），载人舱（1）外侧的载体框架（3）的前端位置横向安装有高压空气瓶（7），与高压氧气瓶（18）相对侧的载体框架（3）上间隔安装有机械手（10），所述机械手（10）上安装有多自由度打磨工具（12）；

所述载人舱（1）内部安装有气体浓度控制装置（21），

气体浓度控制装置（21）和高压氧气瓶（18）通过管路连接，气体浓度控制装置（21）通过线缆与控制舱（19）连接，高压氧气瓶（18）内的高压氧气通过管路送至载人舱（1）内，经过气体浓度控制装置（21）的自动调节和控制功能，为舱内人员提供生存必需的氧气并清除呼出的二氧化碳，同时监控舱内这两种气体的气体浓度，并对舱内湿度、温度、压力与乘员舒适度息息相关的参数进行监测，为舱内人员创造一个安全舒适的作业环境；

液压源（6）为海水泵（17）提供动力，海水泵（17）分两路通过管路分别与可调压载水舱（20）和吸附裙（9）连接，通过海水泵（17）对可调压载水舱（20）和吸附裙（9）内的水进行注入和抽除；

高压空气瓶（7）用于吸附裙（9）排水过程中向吸附裙（9）内补充气体，保证吸附裙（9）内的压力保持在一个大气压，使吸附裙（9）内形成常压环境；

吸附裙（9）的内部安装有坝面裂缝修补系统（22）；所述载人舱（1）的结构为：包括耐压舱体（101），所述耐压舱体（101）的顶面设置有出入舱口盖（103），所述耐压舱体（101）的一侧设置有观察窗（102），所述耐压舱体（101）的底部设置有密闭舱口盖（104），耐压舱体（101）、观察窗（102）、出入舱口盖（103）和密闭舱口盖（104）共同构成一个密闭耐压结构，内部空间为常压环境；所述吸附裙（9）的底部外圆周方向间隔安装有多个裙外水下灯（8）；所述吸附裙（9）的结构为：包括上裙体（901），所述上裙体（901）的顶面与载人舱（1）的底部连接，所述上裙体（901）的底部配合安装有下裙体（902），所述上裙体（901）和下裙体（902）的连接处的外圆周面设置有转动环（903），还包括转动马达（905），所述转动马达（905）的输出端安装齿轮，齿轮与转动环（903）配合；下裙体（902）的底部安装有柔性密封圈（904）。

2.如权利要求1所述的一种遥控型面板坝裂缝修补载人装置，其特征在于：所述坝面裂缝修补系统（22）的结构为：包括间隔设置的固定侧板（2202），固定侧板（2202）安装在吸附裙（9）的内壁，两块固定侧板（2202）之间安装有灌注材料存储罐（2201），所述灌注材料存储罐（2201）下方安装有灌注筒体（2204），所述灌注筒体（2204）的顶部通过管路与灌注材料存储罐（2201）连通，所述管路上安装有灌料转换阀门（2203），所述灌注筒体（2204）的一端穿过右端的固定侧板（2202）连接灌注软管（2206），所述灌注软管（2206）上安装有灌注启闭阀门（2205），所述灌注筒体（2204）的另一端通过行程筒体（2209）连接水存储舱（2210），所述水存储舱（2210）固定在左端的固定侧板（2202）的内侧，左端的固定侧板（2202）定位外部安装有水流换向阀块（2215），所述水流换向阀块（2215）的底部连接清洗软管（2212），所述清洗软管（2212）上安装有降压阀（2214）和清洗启闭阀门（2213）。

3.如权利要求2所述的一种遥控型面板坝裂缝修补载人装置，其特征在于：所述灌注筒体（2204）的内部通过弹簧（2207）安装有活塞（2208），灌注筒体（2204）、行程筒体（2209）和水存储舱（2210）的内部互相贯通，所述水存储舱（2210）的底部安装有混合式卸压阀门（2211），所述水存储舱（2210）的顶部安装有压力表（2216）。

4.一种利用权利要求1所述的遥控型面板坝裂缝修补载人装置的操作方法，其特征在于：包括如下操作步骤：

第一步：打开出入舱口盖（103），两名作业人员进入载人舱（1）中，然后关闭出入舱口盖（103）和密闭舱口盖（104），从大坝坝顶布放修补载人装置；

第二步：水面人员操控海水泵（17），调节可调压载水舱（20）内的水量，使修补载人装置在水中处于微正浮力状态；

第三步：控制修补载人装置航行至待修补裂缝附近；

第四步：水面人员启动转动马达（905），驱动转动环（903）带动下裙体（902）相对上裙体（901）转动，调整吸附裙（9）下表面与水平面之间的角度，调整至与坝面平行；

第五步：水面人员开启艏部水下灯（15），控制艏部云台（14），通过艏部高清摄像机（13）观察作业区域情况；

第六步：调节水平推进器（5）和垂向推进器（4）的推力，使修补载人装置悬停在指定位置，水面人员在观通系统的配合下，操纵机械手（10）清理作业区域内的杂物，清理完毕后，操纵多自由度打磨工具（12）对作业区域进行打磨；

第七步：还包括观通系统，有三部分，第一部分是设置在修补载人装置艏部的成像声纳（11）、艏部云台（14）、艏部高清摄像机（13）和艏部水下灯（15），第二部分是设置在吸附裙（9）内部的裙内云台（24）、微光摄像机（25）和裙内水下灯（23），第三部分是设置在吸附裙（9）外侧的裙外水下灯（8）；开启裙内水下灯（23），水面人员通过吸附裙（9）内的微光摄像机（25）标定待修补裂缝的中心在图像中相对于裙口的位置，开启自动吸附功能，控制系统以标定位置与裙口中心位置重合为目标引导修补载人装置向坝面移动，逐渐使吸附裙（9）的下表面与坝面贴合，同时，保证待修补裂缝处于吸附裙（9）裙口的中央；当吸附裙（9）与坝面贴合后，开启海水泵（17）卸压，使吸附裙（9）内的压力降至一个大气压，通过吸附裙（9）的内外压差使修补载人装置吸附在坝面上；关闭裙内水下灯（23），开启裙外水下灯（8），若微光摄像机（25）的画面内无光亮，则初步证明吸附成功，吸附裙（9）内保压五分钟，若压力无变化，则最终证明吸附成功；

第八步：关闭裙外水下灯（8），开启裙内水下灯（23），水面人员操控开启海水泵（17），将吸附裙（9）内的水排除，并通过高压空气瓶（7）向吸附裙（9）内补气，控制系统通过吸附裙（9）内的压力反馈自动调节补气速度，使吸附裙（9）内始终保持一个大气压，当吸附裙（9）内的水排空，关闭海水泵（17），并停止补气，吸附裙（9）内形成一个常压干式的作业环境，作业区域暴露在空气中；

第九步：载人舱（1）内的人员开启载人舱（1）和吸附裙（9）之间的密闭舱口盖（104），人员由载人舱（1）进入吸附裙（9）内；

第十步：人员操作水流换向阀块（2215）将引入的高压水流由关闭状态转向至清洗方向，牵引清洗软管（2212）将管口对准清洗区域，开启清洗启闭阀门（2213），对作业区域进行清洗，使待修补裂缝完全裸露，清洗完毕后，关闭清洗启闭阀门（2213），操作水流换向阀块（2215）至关闭状态；

第十一步：人员操作灌料转换阀门（2203），由关闭状态转向至水下淤堵料方向，向灌注筒体（2204）内添加水下淤堵料，通过灌注筒体（2204）上的液位窗口观察添加情况；操作灌料转换阀门（2203）至关闭状态，操作水流换向阀块（2215）将引入的高压水流由关闭状态转向至灌注方向，牵引灌注软管（2206）将管口对准作业区域，开启灌注启闭阀门（2205），对作业区域灌注淤堵料；淤堵料灌注完毕后，关闭灌注启闭阀门（2205），操作水流换向阀块（2215）至关闭状态，开启混合式卸压阀门（2211）卸除水存储舱（2210）内的水压，活塞（2208）在弹簧（2207）的作用下恢复至原位；操作灌料转换阀门（2203），由关闭状态转向至水下柔性防渗材料方向，向灌注筒体（2204）内添加水下柔性防渗材料，通过灌注筒体（2204）上的液位窗口观察添加情况；

第十二步：作业完毕后，人员返回载人舱（1）内，关闭密闭舱口盖（104）；

第十三步：水面人员操控开启吸附裙（9）的排气阀，吸附裙（9）内开始注水，当吸附裙（9）内外压力平衡时，修补载人装置与坝面脱离；

第十四步：重复步骤六～十三，完成其他待修补裂缝的修补工作；

第十五步：修补结束后，修补载人装置上浮至水面，回收。